城镇污水厂尾水排放对受纳水体DOM组成的影响及其机制研究

发布时间：2020-04-23 15:02

【摘要】：随着污染减排工作逐步提升日程,全国污水处理能力得到快速提高,污水日处理能力高达1.88×10~9 m~3/d。污水处理厂尾水就近排入河流、湖库是当前我国城市污水处理厂尾水普遍的排放方式,也是尾水回用的重要途径。然而,尽管污水处理厂执行了更为严格的排放标准,但尾水排放对于受纳水体的潜在风险却不能忽视。本研究以城市污水处理厂尾水及受纳水体溶解有机质(Dissolved organic matter,DOM)为研究对象,通过野外现场调查与实验室模拟实验相结合的手段,明晰了尾水溶解有机质(Effluent organic matter,EfOM)在受纳水体中的转化历程,探究了尾水排放对受纳水体DOM组成的影响。通过以上研究,取得了以下重要的结果:(1)城市河流(南淝河)水体DOC含量和致色有机质(Chromogenic DOM,CDOM)总量沿程变化规律不明显,但其荧光有机质(Fluorescent DOM,FDOM)及其荧光组分在南淝河沿程呈现明显的变化规律,这表明三维荧光光谱-荧光区域积分法(EEMs-FRI)技术能更灵敏地分析流域环境中DOM的变化。从不同亲/疏水功能基团来说,疏水性组分DOM(Hydrophobic DOM,HPO-DOM)是南淝河水体DOM的主要组分,占总量的52.33%±5.38%,显著高于亲水组分DOM(Hydrophilic DOM,HPI-DOM)和过渡组分DOM(Transphilic DOM,TPI-DOM)的贡献。另外,南淝河水体DOM分子量以30 kDa组分为主,占到总量的73%左右。且不同亲/疏水组分DOM和不同分子量的DOM在南淝河水体中呈现了化学“分异”现象。(2)尾水排入受纳水体后,紫外光(UVA和UVB)辐照和土著微生物均能降解尾水EfOM,且均符合一级降解动力学规律。另外,紫外光辐照能促进土著微生物对DOM的利用,甚至导致受纳水体中微生物源DOM增加。经计算,紫外光辐照(4 d)和土著微生物降解(30 d)能削减入河尾水EfOM总量的67%左右,但仍有33%左右能稳定存在于受纳水体中。且紫外光辐照和土著微生物能改变入河尾水EfOM的组成结构。(3)从流域尺度来说,由于光漂白或土著微生物的作用,污水处理厂尾水EfOM排放会对受纳水体DOM的化学组成产生显著影响。可生物降解的物质(溶解性微生物代谢产物和类酪氨酸)呈显著降低(P0.05或P0.01),类富里酸物质显著增加(P0.05或P0.001),而难生物降解物质(类色氨酸和类腐殖酸物质)含量却保持相对稳定。且不同亲/疏水组分(HPI-DOM、HPO-DOM和TPI-DOM组分)的环境行为也不尽相同。综上所述,污水处理厂尾水排放会改变受纳水体DOM的组成,且不同化学组分因光漂白和土著微生物的共同作用而发生“分异”现象。上述研究结果能深化污水处理厂尾水回用的生态风险研究,也能为流域水环境的综合治理提供新思路。
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天然水体,概况,外源

第 1 章绪论游动物利用二氧化碳转化为 DOM，异养型浮游动物利用藻类，其代谢产物和体也会产生 DOM。此外，微生物的代谢产物也是 DOM 的一个来源。DOM 本可以作为 C 源和能源，促进微生物生长，而微生物在生长中的新陈代谢及死会增加 DOM 含量；另一种被称作外源，，是从外部进入水体，主要分为点源和源，其中点源排放主要包括城市工业废水、城市生活污水和污水厂尾水，面源放主要为降雨引起的地表径流。另外，枯枝落叶以及动物残体也会产生 DOM[3, 4此外，由于内源与外源对水体中DOM的贡献取决于多种因素，主要为营养状态周围环境以及水力特征等，所以不同水体中 DOM 来源以及比例都会有所差异一般来说，陆地水体的 DOM 主要来源为外源，而海洋水体中 DOM 主要为内[5]。

光化学转化

有机质的亲水部分，可以在一些水生系统的金属络合中发挥重要的-Coudrier 等人[24]证明来源于污水处理厂的EfOM的亲水部分可以在致巴黎城市下游形成铅富集，DOM 组分与重金属具有高的结合能响重金属在水生系统的存在形态与迁移过程。天然水体中 DOM 转化过程光漂白OM 吸收太阳辐射后，可能发生光漂白现象，即有色溶解有机质（C系列直接或间接光化学反应，使发色团吸收到达地球表面 65%太阳吸光度损失的一种现象[25]。其光转化分为三个可能路径：一种途转化中，CDOM 为主要的发色团，离子化的 DOM 产生水合电子 e电子可以以不同方式反应。有机自由基存在较久，可以添加分子氧基。CDOM 在阳光照射下，转化后的吸收特性取决于 CDOM 的化。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

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